1972年5月12日，北京医院为病中的周恩来做小便常规检查时，发现周恩来患上了“膀胱移行上皮细胞癌”。
但是周恩来以惊人的毅力和病魔顽强抗争，仍然一如既往地工作着。直到1974年，他的膀胱癌多次复发，血尿不止，已到了再不住院治疗随时就可能危及生命时，才不得不告别工作和生活了20多年的西花厅，来到中国人民解放军305医院住院治疗。
其实早在1967 年 2 月，周恩来就被查出患有心脏病等多种疾病，这些病都是长期超负荷工作的疲劳所致。1967 年 9 月 24 日，周恩来对邓颖超说：“我一到早晨八时左右，精神就不行了，手发抖。”
1971 年 6 月，周恩来就已经开始便血。他的保健医生张佐良在周恩来的尿液中发现了红细胞，在吴阶平等几名教授的会诊下，基本确定总理很有可能患上了膀胱癌。只是根据中央的指示，大家并没有把病情告诉周恩来而已。
在三O五医院住院治病期间，周恩来对自己生与死的问题看得非常透。他说，我和邓颖超早已约定，死后不保留骨灰。他也是中央第一个没有保留骨灰的国家领导人。
住进305医院
1974年6月1日，是周恩来住进三〇五医院的第一天。他在邓大姐陪同下走进医院时，医生们正在吃饭。周总理向大家招了招手，深情地说：“这次我住院，你们都来为我服务，谢谢大家！很快我就要动手术了，如果手术成功，我就陪大家吃一顿饭；如果手术不成功，那这一次就当是和大家告别了！”
在场所有人听了这话，一个个都流下了眼泪。当晚 9 点，医院为总理进行了第一次手术。手术前，邓小平、叶剑英、汪东兴先后来到医院，大家谁也不说话，气氛很凝重。手术直到后半夜两点多才做完，当医生向大家汇报总理的手术很顺利时，在场的人们才松了一口气。这时，毛主席也让人打电话询问手术情况，并指示不要把总理的病情告诉总理本人，也不要告诉邓颖超。
周总理住院期间，只要条件允许，就还是会坚持接见外宾或安排其他工作。这时，恰好马来西亚总理拉扎克向中国政府转达了希望访华、与中国建交的意向，周恩来随即代表中国政府向拉扎克发出了邀请。
1974年5月28日，拉扎克对中国进行正式访问。当晚，周恩来在人民大会堂举行欢迎宴会在，并发表了重要讲话。周恩来说：“实现中马关系正常化，是符合中马两国人民利益的。拉扎克总理这次来我国访问，两国政府将正式宣布建交，揭开了中马关系史上新的一页。中国政府和人民对此表示热烈的欢迎！ ”
与拉扎克的会谈，是周恩来最后一次与外国首脑举行正式会谈。当时的周恩来身体极度虚弱，他是在医护人员随时准备抢救的情况下，以顽强的毅力，坚持同拉扎克就中马建交问题举行会谈并最终达成协议的。
到了1975年8月，周恩来的病势已很沉重，他知道自己来日无多，邓小平虽已出来工作，但随时面临被打倒的危险。 有一天，周恩来突然要求病房内的医生、护士全部退到病房外。这是他住院期间仅有的一次。
当病房里只剩下邓颖超后， 周恩来让邓大姐拿来纸笔，左手扶着病床的栏杆，用颤抖着的右手给毛泽东写信。邓颖超很心疼，对总理说：“你口述，我代你写吧？”周恩来头也不抬地回答：“不用了，还是我亲自写。“
拼尽全力举荐邓小平
这封写给毛泽东的信，是周恩来提议由邓小平代替自己职务的。周恩来在生命的最后时刻，还不忘拼尽全力举荐邓小平。
邓小平和周恩来是在1920年赴法勤工俭学期间结识的，在长达半个多世纪的革命生涯中，结下了深厚的情谊。在邓小平被被打倒后，周恩来在力所能及的范围内，给了邓小平最大的照顾，又竭力为邓小平复出创造机会，制造舆论，还在病重的时候，推荐邓小平做自己的接班人。
邓小平也一直把周恩来视为兄长，终身钦佩和敬重周恩来。他说过“我一直把他当做兄长，我们在一起的时间也最长。”
在邓小平便被打倒的那段里子里，邓小平被安排到江西劳动，周恩来亲自给江西打电话，并特意交代邓小平和别人不同，他是到农村锻炼，要照顾他，保证他的安全，不准造反派和红卫兵冲击小平同志。
一开始，江西准备把邓小平安排在赣州，周恩来认为赣州离南昌远生活条件差，提出应该将小平一家安排在南昌附近，最好是把他们安排进独门独院，这样既能在院里活动，又能保证安全。
1972年1月，病中的毛泽东亲自参加了陈毅的追悼会，还提到了邓小平，说邓小平的问题，是人民内部矛盾。这个“定性”，正是周恩来期待已久的。他当即暗示陈毅的亲属把毛泽东的这些传出去，为邓小平的早日复出制造舆论。之后又亲自派人将邓小平一家人接到北京。
3月29日下午，在周恩来的陪同下，毛泽东在中南海住地接见了邓小平。毛泽东握着他的手，说了八个字：“努力工作，保护身体！”
为给邓小平恢复名誉和扩大影响，周恩来安排邓小平尽量多的公开露面。在4月12日欢迎柬埔寨国家元首西哈努克亲王举行的盛大晚宴上，周恩来安排邓小平以国务院副总理的身份出席宴会，这是邓小平离开政治舞台五年来的首次公开露面。果然邓小平一露面便引起轰动，各国记者们以“邓小平复出”为标题，向全世界报告了这个消息。周恩来还向在场的外宾们介绍邓小平：“这是一位将来会成为很重要人物的领导人。”
邓小平第二次复出后，代表中国政府出席了联合国第六届特别会议，并在这次会议上系统阐述了毛泽东关于三个世界划分的理论。在这之前，外交部就出席联大特别会议代表团团长人选问题请示毛泽东时，由于周恩来事先做了大量工作，所以在政治局会议上，绝大多数政治局委员们都赞同邓小平率团出席联大会议。毛泽东在会议形成的决议上指示：“好，同意！”
周恩来立即嘱咐外交部将毛泽东的批件分送政治局委员传阅，又在邓小平离京时，抱病驱车前往首都机场，为邓小平送行。送走邓小平，周恩来这才重新入院治疗。
最后一次参加国庆招待会
住进医院之后，周恩来自己很明白，他的身体状况攸关着全国政治大局。所以他还是坚持带病工作。1974年9月28日，周恩来亲自审阅出席国庆25周年招待会的人员名单。当时许多老干部被打倒的打倒，周恩来想利用这个机会，尽可能地让他们在国庆招待会上出现，因为出席国庆招待会，就意味着这些人"解放"了。病中的周恩来考虑问题还是如此细致，真的令人敬佩。
1974年9月30日晚上，人民大会堂灯火辉煌，来自国内外的4500多位来宾济济一堂，大家都怀着焦急的心情在等待，等待周恩来的出现。按周恩来当时的身体状况，是不能出席这种活动的，但他却坚持要去，他说：“如果我不去，大家会失望的。”
当周恩来迈着矫健有力的步伐走进宴会大厅时，全场沸腾了。大家都一起欢呼起来：“总理病好了，总理病好了！”许多人拼命地拍手，连手掌都拍麻了。
周恩来也意识到这可能是他最后一次主持国庆招待会了。在招待会结束时，他跨出大厅又折返回来，眼睛紧紧地盯着北京厅里的一切，眼神里满是无限的眷恋。他冲服务员们走去，和大家一一握手告别。
细心的周恩来发现，还有一名姓靳的女服务员不在现场时，于是问大家：“小靳怎么没来？我好久没见到她了。”
大家赶紧去小靳的宿舍，把正怀孕的小靳请了回来。总理望着小靳的大肚子，高兴地说：“原来你要做妈妈了，要注意身体呀！”小靳紧紧握着总理的手，看着总理清瘦的面庞，忍不住抽泣起来。周恩来拍着她的背安慰说：“不要哭，哭对胎儿发育不好。”大家望着总理，一个个都止不住掉下了眼泪。最后还是在医护人员提醒下，总理这才依依不舍地离开。
长沙决策
1974年底，四届人大即将召开，这是一次事关中国前途命运的大会，周恩来不顾病重，决定亲赴长沙，向毛泽东汇报工作。
周恩来在长沙呆了四天，此行最大的收获，是毛泽东亲自安排了小平的工作，提议由小平担任第一副总理、军委副主席和总参谋长三个职务。这正是周恩来想看到的，因为只有邓小平才能稳定局面，让国家走向繁荣富强！这也意味着，在接下来的四届人大上，将会形成以周恩来为总理、邓小平为第一副总理的局面。
周恩来的这次长沙之行，被史学家们称为事关中国前途命运的“长沙决策”。临离开长沙前，毛泽东在自己生日这天晚上，把周恩来请进了自己的住处，两位老战友进行了四个多小时的长谈。毛泽东在这次长谈中，表达了对周恩来的坚定支持，他说了一句很简单却极为有力的话：“总理还是我们的总理！”
最后一次批评人
周恩来一贯待人和气，没有特殊情况，他很少严厉地批评人。在住院期间，周恩来最后一次批评的人，是305医院的一名医生。
1975年2月4日下午，医疗工作领导小组对周恩来施行了一次手术。手术结束后，周恩来刚从麻醉中醒过来，便轻声地对身边的医务人员说：“把李冰叫来。”
李冰是李克农将军之女，时任305医院党委书记。她以为总理找她有什么重要事情，于是三步并做两步跑到总理病床前。没想到总理一看到她，便用微弱的声音批评道：“李冰，云南锡矿的矿工们肺癌发病很高，你知道不知道？你为什么不去救治他们，还在这里陪着我？”
从周恩来的语气里，李冰感觉总理这次是真的发火了。她并不是畏惧去云南，只是想留下来更好地为总理服务。为了不让总理生气，李冰只好回答：“我马上就去。总理，您休息吧！”
离开病房后，李冰快步走到走廊尽头，"哇"的一声痛哭起来。哭过之后，她当天就收拾好行装，按总理说的直奔云南而去。她知道，周恩来一直都是这样，任何时候都在想着别人，唯独没有他自己。
最后一个嘱托
1975年11月的一天，周恩来点名要邓颖超的生活秘书赵炜随邓颖超来一趟医院。赵炜很快来到周恩来病床前，轻声叫了一声"总理"。周恩来伸出瘦瘦的右手，对赵炜说：“一握手吧！”
赵炜忙说：“总理，我刚从外边进来，手凉，就不握了吧！”
周恩来看了赵炜好久而久，又从被子里伸出左手，用两只瘦弱的手拉住赵炜的手，用微弱的声音说：“你要照顾好大姐。”
周恩来话间刚落，赵炜的眼泪一下子夺眶而出。邓颖超连忙拉了拉赵炜衣角，示意她不要哭，自己则上前与周恩来聊起了其他话题。赵炜趁机跑到病房门外，抱着走廊的柱子失声痛哭。
周恩来没有子女，邓颖超是唯一一位与他相伴一生的亲人。在生命的最后时刻，交代赵炜照顾好邓颖超，可以算是总理最后的嘱托了。
1976 年1月7 日晚，弥留之际的周恩来微睁双眼，用微弱的声音，对病床前的吴阶平、方折等医生说：“我这里没有什么事了，你们还是去照顾别的生病的同志，那里更需要你们……”这也是总理最后的遗言。
1976年1月15日，在周恩来的追悼大会结束后，邓大姐回到三O五医院，感谢医务人员。 她对着医务人员说：“总理的后事处理得差不多了， 今天我跟大家再见一次面，跟你们照个相，也谢谢你们，同时我把总理最喜欢的一张标准相送给你们一人一张，我准备了相框，你们要是想总理时可以挂起来看一看。这也是恩来的心愿。”
这就是周总理，不管是为人处世，还是待人接物，都考虑得那么全面、周到、细致。他病重时极力推荐的小平同志，也在总理逝世几年后，用如椽大笔，在南海边划了一个圈，中国人民在他的指引下，走进了新时代，实现了中华民族的伟大复兴……
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